宽凸缘空气调节器外罩加工工艺及模具设计

摘要 I ABSTRACT II 第一章绪论 1 1. 1本课题的目的和要求 1 1.2冷冲压的现状和发展趋势 2 第二章外罩零件冲压工艺分析 5 2. 1 概况 5 2. 2零件形状、尺寸及其冲压工艺性分析 6 2. 3 确定成型工艺方案 7 第三章落料-拉深及冲孔模具工艺参数的计算 8 3. 1 毛坯尺寸 8 3. 2确定排样方案和计算材料利用率 9 3. 3落料模具工艺计算 11 3. 4拉深模具工艺计算 14 3. 5 冲孔模具工艺计算 22 3.6冲压设备的选择 24 第四章翻孔一翻边模具工艺计算 26 4. 1 翻孔的工艺计算 26 4. 2 翻边的工艺计算 27 第五章工作零件结构尺寸的确定 28 落料一拉深模部分 28 5. 1 冷冲模架与导向装置 28 5. 2 模柄的选用 30 5. 3 工作部分的零件 31 翻孔一翻边模部分 34 5. 4冷冲模架与导向装置 34 5. 5 模柄的选用： 36 5. 6 工作部分的零件 36 第六章弹性元件的确定及闭合高度的校核 38 6. 1弹性元件的计算 38 6. 2模具闭合高度的校核 38 6. 3 编写工艺文件 39 6. 4编制工作零件机械加工工艺卡 42 总结 43 参考文献 44 致谢 45 附 录 46 宽凸缘空气调节器外罩加工工艺及模具设计 摘要：外罩是一种小批量生产的中小型拉深件，根据它的形状、尺寸及其材料 初步分析，可以用冲压工艺进行生产。它的成型工艺包括落料、拉深、成形、 切边、冲孔及内、外缘翻边等多道工序。本设计首先详细分析了外罩的工艺性， 阐述了采用拉深模生产的可行性和技术难点，然后根据工件的形状和技术要求 进行模具总体结构设计及主要零部件的结构设计。 通过查阅相关的文献资料，选择了落料一拉深，多次锥形拉深，成形， 切边一冲孔，内、外缘翻边的工序组合，并且设计了一副落料一拉伸复合模具 和一副翻孔一翻边复合模模具，其中包括了零件的工艺尺寸的计算，主要的模 具零件尺寸计算。 关键词：落料；拉深；内、外缘翻边；复合模 Wide flange air conditioner outer cover processing technology and die design Abstract: The outer cover is a kind of a small series of small and medium sized drawing parts. According to its shape, sizes and material, it can be produced by stamping and forming process, including blanking, deep drawing, shaping, trimming, punching, flanging and other processes. This design analysed the manufacturability of the outer cover firstly and described the feasibility of drawing die production and technical difficulties. Then I designed the main dies on the base of the shape of the workpiece and technical requirements. By consulting the relevant literature, selected blanking-deeping drawing, taperdrawings, shaping, trimming-punching and flanging the process combination, and designed a pair of blanking-deeping die, a trimming-punching die, including the size of the part of the process calculation, the major size calculation mold parts. Key words: blanking； deeping； flanging； compound die 第一章绪论 1.1 本课题的目的和要求 1.1.1设计目的 本课题来源于指导教师的毕业设计题目，目的是在学生临近毕业之际，很 好的掌握模具设计的一般流程，设计思路以及模具加工的一般公式，为适应近 年来冲压加工技术日益广泛的应用形势，培养急需的应用型人才。还能让学生 了解冲压成形的基本原理；熟悉冲压用材料、模具用材料以及冲压用设备；掌 握各种冲压工艺的成形方法，并具有初步解决生产中常出现的工艺问题的能 力。毕业设计的意义显著，内容由浅入深，有利于学生理解；理论和实践相联 系，有利于应用能力的培养；内容丰富，难度适中，有利于学生将来在企业当 中能够积极应对模具设计和指导生产。 本次设计的主要内容是设计冲压模具，通过本次设计使学生掌握冲压成型 工艺以模具设计的一般规律、方法和步骤，培养了运用国标、图册、行业规范 等相关技术数据以及能联系生产实际进行产品冲压成型工艺与模具设计的综 合能力 具体达到以下要求： 一、 培养学生综合分析和解决机械专业的一般工程技术问题的独立工作能 力，拓宽和深化学生的知识。 二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握模具设计 的一般规范和方法。 三、 培养学生树立正确的模具设计思想和使用技术资料、国家标准等手册， 图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和资深模具设 计人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 五、 在课程设计中，培养学生认真负责，踏实细致的工作作风和严谨的科 学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。 1.1.2 设计的要求 一、 树立正确的设计思想，尽量结合生产实际，综合考虑技术性，经济性， 实用性，可靠性，安全及先进性等方面的要求，严肃认真地进行设计。 二、 要求设计计算正确，模具结构合理，图面整洁，标注齐全，图样及标 注符合国家标准。 三、 所设计的模具应当模具零部件加工工艺性好，制造方便，造价便宜， 装配调整，维护维修方便。模具使用效率高，安全可靠，使用寿命长。 四、 要求所编制的模具零件加工工艺性好，制造方便，造价便宜，装配调 整，维护维修方便。模具使用效率高，安全可靠，使用寿命长。 五、 设计说明书要求文字，条理清楚，书写工整。 1.2冷冲压的现状和发展趋势 随着近代工业技术的高速发展，冷冲压技术同时也得到迅速发展。 1.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面 近年来，国内外已开始应用塑形成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数 值分析方法模拟金属的塑性形成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案 成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工 艺及模具的优化设计。 研究推广能提高劳动生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各 种冲压新工艺，也是冲压技术的发展之一。目前，国内外相继涌现出了精密冲压工艺； 高能成形工艺；超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。 其中精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围。目前精密冲裁加 工零件的厚度可达25mm,精度可达IT6-IT7级。而用液体、橡胶、聚氨酯等来作柔性凸 模或凹模的软模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺，加工出普通加工方法难以加工 的材料和复杂形状的零件将是未来发展的趋势。利用金属的超塑性进行超塑性成形，可 以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序；另外，无模多点成形工艺是用高度可调的 凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形。这些都是先进的冲压工艺技术。 1.2.2冲模设计与制造方面 在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两个方面发展：一方面，为了适应 高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿 命及多工位、多动能方向发展；另一方面，为了适应产品更新换代的试制或小批量生产 的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易 冲模及制造技术也得到迅速发展。 目前，50个工位以上的连续模进距精度可达2um,我国已能自行设计、制造出达 到国际水平的精密多工位连续模，例如某机电一体化的铁芯精密自动化连续模，其主要 零件的制造精度可达2-5um,进距精度可达2-3um,总寿命达1亿次。我国主要的模具 企业已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平, 模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量精度制造周期和成本方面与国外相 比还存在一定差距。 模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术。随着强大的专业软 件和高效集成制造设备的出现，以三维造形为基础、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM 的技术正成为发展方向，它能实现制造和装配的设计、成形过程的模拟和数控加工过程 的仿真，还可对模具可制造性进行评价，使模具设计与制造一体化、智能化。 1.2.3 冲压设备及冲压生产自动化方面 为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力 机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量使用，是 冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动生产线和高速自动压力机纷纷投入 使用。在多功能压力机方面，日本会田公司生产的2000kN“冲压中心”采用了 CNC控制, 只需5分钟时间及可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作。 为了适应市场的激烈竞争，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多 工位压力机、激光切割和成形机、CNC折弯机等新设备已投入使用。特别是近 几年在国外已经发展起来、国内已开始使用的冲压柔性制造单元和冲压柔性制 造系统代表了冲压生产新的发展趋势。 1.2.4冲模标准化与专业化生产方面 目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%-80%,模具厂只需 设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准厂购买，是生产效率大幅提高。 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大进展，除标准件专业化生产厂家 有较多的增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不 了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高，标准间的品种和规格 较多，大多数标准件厂家尚未形成规模化生产，标准件的质量也存在许多问题。 另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 第二章外罩零件冲压工艺分析 2.1 概况 该工件是一个典型凸缘带孔的深锥形多次拉深件，该零件外观上要求 较高，需要的平整度和尺寸精度要求都比较高。并且该零件凸缘上的两个冲 孔为该零件需要保证的重点，同时也是该零件加工的难点之一 .以下是零件的 二维图和三维视图： 图2.1外罩二维零件图 图2.2内罩圈三维视图 2.2零件形状、尺寸及其冲压工艺性分析 (1) 从零件材料方面分析：图示零件，材料为Q235号钢，厚度为2mm, 具有良好的冲压性能； (2) 从零件的结构形状方面分析：图示零件是一个锥度大、深度大的锥 形件，应先按零件要求压出凸缘直径，并且在以后拉深工序中保持保持凸缘 直径不变且校平。最后在完成冲孔及内、外缘翻边； (3) 尺寸精度外圈的尺寸精度为IT12-IT13级，罩圈侧面部分的尺寸精 度为IT13级，内罩圈高度的尺寸精度为IT13TT14； 结论：该零件为凸缘带翻边的多次拉深件，形